Блог

Jul 26, 2023

Понимание биообрастания и нарастания загрязнений на подводных морских сооружениях

npj Materials Degradation, том 7, номер статьи: 50 (2023) Цитировать эту статью 800 Доступов 5 Подробности о альтметрических метриках Загрязнение морской инфраструктуры широко распространено из-за обилия биологических и

npj Деградация материалов, том 7, номер статьи: 50 (2023 г.) Цитировать эту статью

800 доступов

5 Альтметрика

Подробности о метриках

Загрязнение морской инфраструктуры является повсеместным явлением из-за обильной биологической и химической активности в океанической среде. Морские биопленки и их последовательный рост являются распространенной проблемой биообрастания, но современные промышленные и исследовательские анализы часто не дают целостного представления о биоразнообразии обрастания. Катодная защита — это давняя система защиты инфраструктуры от агрессивной морской среды, однако в контексте загрязнения морской среды проводились ограниченные исследования взаимодействия между биологическим ростом и катодной активностью. В этом обзоре выявляются пробелы в знаниях в понимании проблемы морского обрастания и освещаются подходы к более эффективной разработке эффективных мер борьбы с обрастанием.

Загрязнение – это прилипание нежелательных веществ или загрязнений к поверхностям, которое является проблемой в различных областях промышленности1. В морских отраслях, где подводные морские сооружения подвергаются воздействию океанических вод, основными источниками поверхностного накопления являются известковые отложения из-за электрохимических реакций систем катодной защиты2 и биокальцифицирующих бактерий3,4, а также биологического морского роста в результате образования морских биопленок и последующего расселения организмов, обрастающих макрообрастания5,6. Экономические потери в морских отраслях, вызванные проблемами обрастания, привели к необходимости разработки эффективных противообрастающих покрытий, причем последние достижения сосредоточены на нетоксичных, экологически чистых альтернативах современным покрытиям7,8. Однако для оптимизации эффективности репеллентных механизмов, присутствующих в противообрастающих покрытиях, необходимо более глубокое понимание взаимодействия между обрастающими агентами/организмами и контактными поверхностями в различных сценариях эксплуатации1.

Одной из характерных особенностей сильного загрязнения морских сооружений является наличие известковых наростов. В широком смысле известковый материал можно разделить на (1) известковые отложения, возникающие в результате отложения накипи вследствие катодной защиты или накопления карбонатов в результате микробной биоминерализации4, или (2) известковые организмы, которые обычно состоят из морских беспозвоночных9. Отложение известняка и рост морской среды часто происходят на затопленных поверхностях, и необходимо понять, как взаимодействуют биотические и абиотические источники, чтобы разработать более широкие меры противодействия морскому обрастанию10. Это очень важно, поскольку могут существовать потенциальные различия в динамике адгезии на поверхностях с катодной защитой, где формирование первоначальной кондиционирующей пленки происходит на основе известняка2,4,11, по сравнению с пленкой на основе органических материалов в типичных последовательных моделях биообрастания9,12.

Биопленки также являются важнейшим компонентом роста морской среды, поскольку они составляют основу сообщества биообрастания, при этом взаимодействие между субстратом и поверхностью, а также динамика между микро- и макрообрастающими организмами являются основными объектами исследований по контролю биообрастания6. . Биопленки и связанные с ними разрастания представляют собой сложные комплексы, требующие междисциплинарных знаний, чтобы разгадать свойства и механизмы образования и распространения биопленок13. Морские биопленки несут ответственность за ущерб на миллиарды долларов подводным и подводным сооружениям из-за их участия в биообрастании и микробной коррозии (MIC), но отсутствие понимания того, как развиваются многовидовые биопленки, препятствует прогрессу в создании эффективных -контроль биообрастания14. Ограниченные модели формирования биопленок оказались неэффективными для понимания процесса развития в различных условиях, поэтому необходимы дальнейшие эксперименты для разработки стратегий предотвращения роста in situ многовидовых биопленок, таких как те, которые наблюдаются в морской среде15.